Respuesta a sugerencias: espacio-tiempo I

Plunder me pidió que hablara sobre el espacio-tiempo hace poco y no quería retrasar más esa petición:

Paso a hacer una petición. Va sobre el espacio-tiempo, y reconozco que como no entiendo nada del tema tampoco sé cómo plantear mis dudas. Así que van de manera muy alocada:

¿Qué es el espacio? ¿Qué es el tiempo? ¿Existiría el tiempo si no existiera su medición (o sea, el hombre)? ¿Qué es el continuo espacio-tiempo? ¿Se puede separar éste en espacio y tiempo? ¿Se puede viajar en el tiempo? Mejor dicho, ¿qué haría falta para viajar en el tiempo? ¿Se puede plegar el tiempo? ¿Qué son los agujeros de gusano? ¿Qué tienen que ver con todo esto los agujeros negros? ¿Existen distintos tiempos? Y si así fuera, ¿esos distintos tiempos existen a la vez? Es decir, ¿se están desarrollando en este mismo instante un presente, un pasado y un futuro?

Seguramente para quienes sabéis física, este sea un post que contiene muy poco que no sepáis, ya que me voy a centrar en los aspectos más asequibles del tema. Voy a intentar centrarme en una respuesta sensata a las preguntas realizadas, más que exponer un tocho del tema. Si luego surgieran más preguntas, responderé a todo lo que pueda ^^


¿Qué es el espacio? ¿Qué es el tiempo?

Estas son preguntas muy razonables desde el punto de vista de la curiosidad, pero con una respuesta endiabladamente difícil. Hasta donde yo sé no hay una definición absolutamente satisfactoria de estos dos conceptos que explique QUÉ son. La ciencia trata del “cómo” y por tanto, casi todo en ciencia se define por sus propiedades. Un ejemplo sencillo: di qué es un mono. Al final, explicarás todas las características de un mono, pero eso no dice ni una palabra sobre lo qué es, sólo son sus “propiedades”. El problema es que cuando tratamos con conceptos abstractos, parece que ese tipo de explicaciones no son satisfactorias.Esto para muchos filósofos es aberrante, pero lo cierto es que la ciencia tiende a ser mucho más práctica en ese sentido.

Si aceptamos lo anterior, lo más concreto que puedo responder es que el espacio y tiempo son dimensiones matemáticas de un espacio matemático con ciertas propiedades matemáticas. Es una respuesta completamente insatisfactoria, pero en realidad es lo más satisfactorio que se puede dar sin caer en metafísica o en matemáticas. Seguramente cuando más adelante responda al “cómo funcionan”, se entiendan mejor estos dos conceptos.

Que conste que hace poco estuvo en mi facultad Anthony Legget, premio Novel en física. Dio una conferencia sobre qué es el tiempo. Sinceramente habló de cómo el tiempo se manifiesta en diferentes aspectos físicos, de su funcionamiento y de su relación con las leyes de la termodinámica. pero incapaz fue de responder a su propia pregunta. sequia_tiempoPero esto es razonable y prudente. Después de todo ni la física ni la ciencia llega a la esencia última de los objetos que estudian, sólo los acotan lo más posible, igual que un artista que pinta un reloj, no está construyendo un auténtico reloj ni está definiendo el tiempo, pero su representación es tal que se reconoce como un reloj y se sabe que representa al tiempo.

¿Existiría el tiempo si no existiera su medición (o sea, el hombre)?

Esta pregunta también es muy filosófica. En realidad, bien mirado, esta duda puede extrapolarse a cualquier objeto. Voy a intentar responder a dos situaciones relacionadas con la pregunta.

La primera es, si el tiempo existiría si no estuviera el hombre para medirlo. En mi opinión es que sí, y no me voy a meter en metafísica dura, me voy a remitir a una prueba experimental y a la Navaja de Ockham.

Actualmente, cuando miramos al cielo vemos la luz de estrellas y galaxias que nos llega en este momento. Pero lo cierto es que esa luz fue emitida hace años, miles de años o millones de años. Aunque cotidianamente la luz parece algo “instantáneo” lo cierto es que se mueve a una velocidad concreta (aproximadamente 298.000 kilómetros por segundo). Por tanto, al luz tarda cierto tiempo en llegarnos. Ahora bien, sabemos que nos está llegando luz de acontecimientos muy anteriores, incluso, a la formación de la Tierra. Esto puede tener dos explicaciones: que el universo haya sido diseñado como si hubiera existido antes de nosotros sólo por confundirnos (por increíble que parezca hay gente que sostiene esta situación), o admitir que antes de que hubiera alguien capaz de medir, ya existía el tiempo. Por la navaja de Ockham, admito la segunda.

La segunda respuesta que quería dar a esta pregunta, es más una generalización de la pregunta. ¿Existiría el tiempo si no hubiera forma alguna de medirlo? Lo cierto es que esta pregunta es curiosamente paradójica: para medir algo requieres una serie de acciones ordenadas en el tiempo. Si no existe el tiempo, no puedes medir. Ni el tiempo ni nada de nada, claro. Aunque sea irme un poco por las ramas, picaré la curiosidad del personal hablando de la “muerte térmica del universo”: si ocurriera tal situación, tendríamos un universo en el que el tiempo no tendría sentido pues no ocurriría nada. Al no existir ninguna sucesión de acontecimientos ordenados en el tiempo, el concepto de tiempo sencillamente carece de sentido experimentalmente.

El próximo día seguiré respondiendo las interesantísimas preguntas de Plunder. No quiero extenderme más por hoy por varias razones, la primera es que me está quedando un tocho enorme y es un tema algo indigesto para darse tal atracón de una sola vez. La segunda es, porque si se han planteado dudas o cuestiones acerca de las respuestas, mejor discutirlas ahora antes de proseguir.

Por cierto, que los físicos y gente realmente culta que navega por aquí, puede dar sus propias respuestas. Seguro que quienes no sean de ciencias agradecen tener varios puntos de vista al respecto.

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10 comentarios to “Respuesta a sugerencias: espacio-tiempo I”

  1. Hikari Says:

    Uhm, mola, me dan unas ganas tremendas de releerme Historia del Tiempo, pero se lo acabo de dejar a mi padre y no lo suelta XD

  2. Sergio Says:

    Yo suelo imaginarme el espacio-tiempo de una forma un tanto peculiar, igual os vale como imagen mental, aunque creo que es algo mas cierto que una simple forma de visualizarlo. Yo le llamo la teroia del pepino, y es algo mas larga y complicada, pero os resumo.

    Hay 3 coordenadas espaciales + tiempo, 4 en total, asi que imagino que desaparece una espacial y nos convertimos en “rodajas”, y el tiempo, para poder visualizarlo, se convierte en la dirección arriba-abajo.

    Ahora imagina un pepino (3D) del que solo se ve una rodaja, sería el “presente” del pepino, mientras que la mitad de arriba, sería su futuro, y la de abajo, su pasado.

    Conforme pasa “el tiempo”, del pepino se ve una rodaja cada vez un poco mas de arriba… su pasado crece, su futuro decrece.

    El caso es que, matematicamente, vivimos en 4D, asi que, igual de absurdo es pensar que de un pepino solo “se ve” una rodaja, que pensar que en un espacio 4D los objetos son realmente de 3D ¿no es absurdo?

    Y si somos de 4D, entonces el ejemplo del pepino sería mas que una simple forma de visualizar el espacio-tiempo: Nuestro pasado y futuro igual existen, no “desaparecen” ni se “crean” conforme pasa nuestro tiempo.

    Esta es mi peculiar vision del espacio-tiempo, una habitacion llena de “pepinos” de los cuales ellos mismos solo ven unas rodajas, todas a la misma altura, formando lo que todos llamamos “presente”.

    Bueno, le “teoria” sigue, pero no viene mucho al cuento creo.

  3. ahskar Says:

    Es una visión interesante, pero tal como yo lo veo, con el problema de la no simultaneidad, nuestro pasado sí existe (en tanto que las consecuencias de nuestro presente se propagan en el espacio).
    Pero no pienso que exista nuestro futuro dada la falta de determinismo absoluto (hasta que en el presente la función de onda no se decanta, el futuro no toma un camino determinado). Más bien, puestos más a filosofar que a otra cosa, existen múltiples futuros según las múltiples posibilidades físicas del presente.
    Gracias por tu aportación ^^

  4. Respuesta a sugerencias: espacio-tiempo II « Curiosidad Científica Says:

    […] me pidió que hablara sobre el espacio-tiempo y me planteó una serie de dudas. Las primeras ya las respondí, pero refrescaré cual fue su lista de preguntas: Paso a hacer una petición. Va sobre el […]

  5. seneca Says:

    La muerte térmica del universo nada tiene que ver con el tiempo y si con la temperatura, para que se de un proceso irreversible ( todos los son en la realidad, es decir en el Universo ) tiene que existir un intercambio de calor entre dos fuentes térmicas a dos temperaturas distintas,por ejemplo Ta y Tb, siendo Ta> Tb,si en todo el universo se igualaran las temperaturas no se sería posible que se realizara ningún proceso y la vida sería imposible, y no es porque la temperatura fuera elevada como creen algunos sino porque al igualrse la temperatura y no existir un salto térmico, no se podría desarrollar proceso alguno y por ende la vida sería imposible.
    Sea S la entropia, si tenemos dos fuentes a temperturas Ta y Tb respectivamente, que intercambian calor la fuente de mayor temperatura Ta con la de menor temperatura Tb, se define la entropía como la (integral de dQ/T entre los límites de integración Tb y Ta) siendo dQ el diferencial de calor intercambiado en un instante dado entre las dos fuentes dividido por la temperatura en ese mismo instante.
    Planteado en forma diferencial la Ecuación de la Entropía la podemos escribir como : dS= dQ/T ,si Ta=Tb esto nos dice que las dos fuenes térmicas tienen la misma temperatura, por tanto no hay intercambio de calor entre ellas ,de lo que se deduce que la entropía sería constante como vamos a demostrar a continuación.
    En todo proceso irrversible la entropía aumenta, pero si no hay intercambio de calor porque Ta=Tb nos dice que dQ=0, esto implica que dS=0 ,y deducimos que la entropía es constante, y si es constante no se pued realizar ningún proceso y nada evolucionaría EN EL UNIVERSO, la vida sería imposible, de ahí que se hable de ” la muerte entrópica del Universo”, también llamada ” muerte térmica”, ambos conceptos son lo mismo.Esto ocurriría si en todo en el universo existiese en un momento dado la misma temperatura en todas las partes del Universo en custión, hecho naturalmente improbable y diríamos que imposible.

  6. ahskar Says:

    Séneca: Efectivamente es absolutamente correcta toda tu explicación (muy buena por cierto), pero hay que añadir un detalle que es lo que enlaza con mi comentario sobre el tiempo y es que el segundo Principio de la Termodinámica expresa la dirección de la entropía, que es la misma que la flecha del tiempo.

    Como bien has dicho, en la muerte térmica no puede ocurrir nada: Mi punto es sencillamente que si no puede ocurrir nada no tendría sentido el concepto de tiempo.

  7. scalett Says:

    bueno me parecen muy interesantes las preguntas y de verdad que activan la curiodad e incentiban el querer saber.
    Sin complicarnos mucho el tiempo es “el intervalo de duración de un fenómeno”(creo q esto es de Jupiter)(disculpen) y pienso de acuerdo con esta definición q el tiempo si existiera aunque no hubiera humanos para medirlo, ya que, naturalmente él existe, es decir, el tiempo que tarda la tierra en rotar, el tiempo q se puede ser la luna, el sol, el cambio de estaciones; no sé pienso que es algo natural y sólo el humano busca acercase a determinar cómo es este para así ayudarse con muchas otras cosas, como lo habian mencionado antes las mediciones, etc.

  8. Scarlett Says:

    Hola!
    Bueno me parecen muy interesantes las preguntas y de verdad que activan la curiodad e incentiban el querer saber.
    Sin complicarnos mucho el tiempo es “el intervalo de duración de un fenómeno”(creo q esto es de Jupiter)(disculpen) y pienso de acuerdo con esta definición q el tiempo si existiera aunque no hubiera humanos para medirlo, ya que, naturalmente él existe, es decir, el tiempo que tarda la tierra en rotar, el tiempo q se puede ver la luna, el sol, el cambio de estaciones; no sé pienso que es algo natural y sólo el humano busca acercase a determinar cómo es este para así ayudarse con muchas otras cosas, como lo habian mencionado antes las mediciones, etc.

  9. ahskar Says:

    Es verdad, pero eso es aplicable a toda la naturaleza, no sólo al tiempo. Seguiría funcionando sin nosotros (o eso parece indicar todo lo que sabemos, aunque obviamente no podemos obtener una prueba directa de ello).
    La ciencia es el método más fiable para acercarnos a la naturaleza. Sin embargo, debemos ser conscientes de que por muy buena que sea, es siempre una aproximación. Eso no quiere decir que no sea fiable, sólo que no hay método para obtener un conocimiento absoluto. Más que nada porque ese “absoluto” sí que es un concepto humano, que no está en la naturaleza. Al menos tal como yo lo veo.


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